制冷剂

在汽车制冷系统中，扮演核心角色的是工质，它负责在循环过程中实现热量转移。在蒸气压缩制冷机中，如氟利昂（如氟氯碳化合物的衍生物）、共沸混合物、碳氢化合物（如丙烷和乙烯）和氨等，这些在低温下吸取热量并随后在较高温度下转移给冷却媒介。

气体压缩制冷机则利用空气、氢气和氦气等始终处于气态的工质。吸收式制冷机中，由吸收剂和制冷剂组成的溶液（如氨水和溴化锂）是关键成分，而蒸汽喷射制冷机则直接使用水作为制冷剂。 工质的关键技术指标包括其饱和蒸气压强、比热、粘度、导热系数和表面张力。

自1960年代以来，非共沸混合工质的研究进展显著，它们被用于天然气液化和分离等复杂工程，通过单级压缩技术，可实现低温蒸发和提高制冷效率，降低能耗。工质性质对制冷设备的性能、成本效益、安全性和运行管理具有深远影响，因此对其性质有深入理解至关重要。

 为了确保高效运行，制冷剂需具备出色的热力学特性，包括：

临界温度高于冷凝温度，对应的饱和压力适中，标准沸点低，比热容小，绝热指数低，以及单位体积内能产生较大热量。

在1805年，O.Evans提出了利用挥发性流体封闭循环冷冻水的创新理念，他描述了一个系统，通过在真空环境下蒸发乙醚，并将其蒸汽驱动到水冷换热器冷却，然后重复使用。

1834年，帕金斯首次开发了蒸汽压缩制冷循环，并获得专利，他的设计中使用了二乙醚作为制冷剂。 早期的制冷剂经历了不断的发展和改进。如19世纪30年代的橡胶硫化物和二乙醚，19世纪40年代的甲基乙醚，以及1850年的水/硫酸等。这些早期的制冷剂不仅存在可燃性和毒性，而且在稳定性、腐蚀性和压力控制上存在问题，导致一些安全事故。

 随着技术的进步，1866年二氧化碳和1873年氨首次被应用于制冷，随后的化学制品，如石油醚、石脑油和二氧化硫，也在工业领域得到应用。19世纪末至20世纪初，随着空调的普及，制冷技术在建筑行业中得到了广泛应用，如圣安东尼奥梅兰大厦成为第一座全空调高层办公楼。 二十世纪初，CFC（氯氟碳）制冷剂如R-12和CFC-11的出现，为制冷行业带来了显著的进步，尤其是在家用领域。

然而，随着对臭氧层破坏的认识加深，CFC和HCFC制冷剂被严格限制和淘汰，转而发展更为环保的HFC制冷剂。 随着全球变暖的担忧，空调和制冷剂的温室气体排放成为了关注点，尽管ASHRAE标准34列出了许多制冷剂，但商业空调的使用主要还是集中在对环境影响较小的物质上。

在汽车领域的知识中，制冷剂的代号体系最初是为氟里昂设计的，但随着技术发展，其命名标准也相应更新。

1967年美国供暖制冷工程协会制定了ASHRAE Standard 34-67，规定了代号规则，以便于通过化学分子式识别制冷剂。代号结构由字母“R”和随后的数字组成，R标识制冷剂，而氟里昂曾用F表示，但现在统一采用国际通用的R。 无机化合物类制冷剂如氨，其代号为R717，数字“7”代表类别，分子量的整数部分为17。

氟里昂则由饱和碳氢化合物衍生，通过氟、氯或溴的取代形成，其代号由R(m-1)(n+1)(x)B(z)组成，其中m、n、x和z代表碳氢化合物的特定组合。 比如二氟一氯甲烷（CHF2Cl）的代号为R22，而二氟二氯甲烷（CF2Cl2）为R12。饱和碳氢化合物的甲烷、乙烷和丙烷分别用R50、R170和R290表示。对于特殊情况，如异构体或环状化合物，会有额外的标识。

 共沸制冷剂的代号以“R5”开头，如R500、R501等，而非共沸制冷剂则留有R400至R411的编号序列。此外，针对氟利昂对环境的影响，如CFCs（氯氟化碳）和HCFCs（氢氯氟化碳）的命名也反映了它们对臭氧层的影响程度，而HFCs（氢氟化碳）作为环保替代品，是未来的发展趋势。例如，CFC12对应R12，而HFC134a则代表C2H2F4。